廣州市礦山邊坡生態(tài)復(fù)綠方式及其適用性評(píng)述

廣州市地質(zhì)調(diào)查院 曾祥偉，邱敏

一、前言

廣州市地處廣東省中南部，珠江三角洲北緣。區(qū)內(nèi)開(kāi)采利用礦產(chǎn)資源主要為非金屬礦產(chǎn)，主要包括建筑用花崗巖、水泥用灰?guī)r、鹽礦、芒硝、煤炭、螢石、大理石、礦泉水及地下熱水等。其中，建筑用花崗巖為本市優(yōu)勢(shì)礦種，巖性主要為燕山期二長(zhǎng)花崗巖，礦石質(zhì)量好，是優(yōu)質(zhì)建筑石料。20世紀(jì)80、90年代，采石場(chǎng)為廣州市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和城市現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)揮重要的支撐作用。然而，由于無(wú)序開(kāi)采和缺乏監(jiān)管，造成開(kāi)采掌子面基巖裸露、植被破壞，水土流失及地質(zhì)災(zāi)害隱患等礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題。2000-2006年，廣州市政府投入資金6億多元，分批次對(duì)已關(guān)閉的1000多個(gè)采石場(chǎng)進(jìn)行整治復(fù)綠，累計(jì)植樹(shù)376.55萬(wàn)棵，種草446.57m2，復(fù)綠面積共1268.1萬(wàn)m3[1]。

廣州市大部分采石場(chǎng)邊坡坡度大于40°，少數(shù)礦山開(kāi)采高差較大，坡度大于70°，甚至近于垂直[2]。隨著生態(tài)文明建設(shè)推進(jìn)及人們對(duì)美好生活環(huán)境的訴求日益提高，各界對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境，特別是邊坡生態(tài)修復(fù)愈加關(guān)注。關(guān)于低緩的巖土質(zhì)邊坡，已有較多研究成果[3-5]，而礦山硬巖高陡邊坡生態(tài)復(fù)綠方式卻少有發(fā)表。廣州市整治復(fù)綠工程是一項(xiàng)無(wú)先例可循的浩大工程，前人在整治工程設(shè)計(jì)、復(fù)綠植物配置、生態(tài)修復(fù)土建工程技術(shù)應(yīng)用等方面作了大量工作[6-8]，但受限于時(shí)間等因素，僅對(duì)早期整治復(fù)綠方式做介紹[9-10]，缺乏對(duì)廣州市礦山復(fù)綠方式及其適用性全面系統(tǒng)總結(jié)，尤其是高陡邊坡（坡度＞70°，高差＞50m）復(fù)綠方式應(yīng)用未有論述。值得注意的是，這類(lèi)型礦山因開(kāi)采后留下裸露的高陡邊坡缺少植被生存所必需的水土生境，且不具備牢固攀附的力學(xué)條件，植被恢復(fù)難度極大，是礦山生態(tài)修復(fù)的重點(diǎn)難點(diǎn)。針對(duì)上述現(xiàn)狀，本文通過(guò)實(shí)地調(diào)查，總結(jié)廣州市礦山邊坡生態(tài)復(fù)綠方式及其適用條件，為正在興起的礦山環(huán)境治理及生態(tài)復(fù)綠提供技術(shù)參考。

二、礦山邊坡生態(tài)復(fù)綠方式

生態(tài)修復(fù)應(yīng)綜合考慮礦山地形地貌、邊坡坡度及復(fù)綠工程成本等，科學(xué)合理選擇生態(tài)修復(fù)技術(shù)。根據(jù)實(shí)地調(diào)查，本文總結(jié)闡述廣州市礦山邊坡幾種常見(jiàn)復(fù)綠方式。

（一）板槽

在高陡甚至近于直立的裸露基巖巖面將制作的鋼筋混凝土插板嵌入石壁，插板與巖石壁呈“V”型，外沿砌制槽壁形成種植槽，為復(fù)綠植物提供儲(chǔ)存土壤和水分空間。板槽間距約1.5-3m。

（二）臺(tái)階

一般開(kāi)采規(guī)模較大，高差大，開(kāi)采面陡立，大面積基巖裸露且位于“三區(qū)兩線”內(nèi)的礦山多采用臺(tái)階法復(fù)綠。該種方法在恢復(fù)生態(tài)景觀同時(shí)，通過(guò)調(diào)整、控制邊坡坡率有效降低和消除地質(zhì)災(zāi)害隱患，臺(tái)階級(jí)數(shù)為1至10級(jí)不等。

采取爆破等措施在開(kāi)采面整理形成5-8m寬的平臺(tái)，平臺(tái)高差多為8-15m，臺(tái)階外沿砌高0.8-1.5m毛石擋土墻，覆客土厚0.6-1.3m，擋土墻間隔20-30m設(shè)伸縮縫，底部預(yù)留Φ75PVC管排水孔，并鋪設(shè)礫石作濾水層以防積水。在平臺(tái)覆土層種植細(xì)葉榕等易活喬木，內(nèi)側(cè)和外沿種植五爪金龍和爬山虎等藤本植物，偶見(jiàn)夾竹桃等灌木。

（三）燕窩

在石壁微凹地形或破碎裂隙處開(kāi)鑿出可儲(chǔ)存植物生長(zhǎng)所需土壤和養(yǎng)分的巢穴，或構(gòu)筑可直接懸掛燕窩狀預(yù)制件，而后種植草本植物和攀爬類(lèi)藤本植物。

（四）格構(gòu)梁

常用于結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定或已發(fā)地質(zhì)災(zāi)害礦山邊坡。在淺層穩(wěn)定性差邊坡澆筑混凝土框架形成規(guī)則網(wǎng)格如長(zhǎng)方形等，框架節(jié)點(diǎn)處通過(guò)錨桿使框架與基巖牢固結(jié)合，框架內(nèi)部回填土壤，可栽植根系較發(fā)達(dá)的灌木和小喬木。

（五）植生盆（槽）

常用于坡面微地形發(fā)育的巖石或土石邊坡。在石壁微凹或裂隙發(fā)育處打錨桿，用高強(qiáng)度砂漿澆筑成盆（槽）狀種植平臺(tái)，盆（槽）內(nèi)種植爬藤和灌木等。建造密度一般為4-60個(gè)/100m2，直徑和內(nèi)深不小于0.35m。

（六）掛籠磚

將黏結(jié)劑混入人工土壤基質(zhì)壓實(shí)制成磚坯，在磚坯播種草本和藤本等種子經(jīng)一段時(shí)間培育后形成較穩(wěn)固的草磚，裝入可懸掛的過(guò)塑鐵絲網(wǎng)籠內(nèi)，用錨桿固定在巖質(zhì)坡面?；\磚規(guī)格通常為0.5m（長(zhǎng)）×0.5m（寬）×0.2m（高）。

（七）土工格室

用聚乙烯或聚丙烯等材料制成“蜂窩狀”高強(qiáng)度塑料寬片立體網(wǎng)格，構(gòu)成強(qiáng)大側(cè)向限制和大剛度結(jié)構(gòu)體，格室充填優(yōu)質(zhì)土壤基質(zhì)，栽植灌木、草本和藤本等。土工格室高0.1-0.2m，格室焊點(diǎn)距離0.3-0.8m。多見(jiàn)于坡度低，高差小，巖土質(zhì)邊坡。

（八）噴混植生

又稱(chēng)植被混凝土法。用噴混機(jī)將土壤、有機(jī)質(zhì)、長(zhǎng)效化肥、黏合劑（混凝土）及植物種子等干料混合加水后噴射到巖面，形成厚近10cm具連續(xù)孔隙的硬化體。

（九）穴植

在坡面穩(wěn)定的土質(zhì)或土夾石礦山邊坡較常見(jiàn)。施工簡(jiǎn)單，在坡面按一定間距直接挖掘形成種植穴，穴內(nèi)補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)基土后栽植喬灌草或地被植物等苗木。

三、復(fù)綠方式應(yīng)用及效果

采用板槽復(fù)綠方式的礦山多位于臨近居民區(qū)和開(kāi)發(fā)區(qū)，以“一面墻”式巖質(zhì)高陡邊坡為主。板槽作用為承儲(chǔ)土壤，為復(fù)綠其生長(zhǎng)環(huán)境和空間。種植簕仔樹(shù)、銀合歡、夾竹桃、簕杜鵑、寬葉草、蟛蜞菊及五爪金龍等灌木和藤本植物，可覆蓋直立裸露巖面，效果良好。

位于“三區(qū)兩線”和交通主干道可視范圍礦山開(kāi)采面寬闊陡立，高差大，嚴(yán)重影響自然景觀地貌。在臺(tái)階外沿種植尾葉桉、馬尾松、細(xì)葉榕、大葉相思、夾竹桃等喬木和灌木，以遮擋臺(tái)階間裸露巖壁；內(nèi)側(cè)和低緩邊坡種植烏毛蕨、象草、狗牙根、蟛蜞菊、變色牽牛等，取得較好的復(fù)綠效果。

燕窩方式通常與其他復(fù)綠方式相結(jié)合，最常見(jiàn)為燕窩+板槽復(fù)綠方式。燕巢內(nèi)土壤體積小且保水能力較差，可供養(yǎng)分有限，可種植類(lèi)蘆、五爪金龍、爬山虎等藤本植物，與板槽種植的灌木形成高低生長(zhǎng)空間，構(gòu)成多層次植物群，對(duì)原邊坡石壁完全覆蓋，遠(yuǎn)處已觀察不到修復(fù)工程痕跡，生態(tài)修復(fù)效果極佳。

格構(gòu)梁復(fù)綠方式在穩(wěn)固邊坡土壤有天然優(yōu)勢(shì)，其土壤營(yíng)養(yǎng)供給充足，復(fù)綠植被通常長(zhǎng)勢(shì)較好。植生盆（槽）與土工格室相類(lèi)似，受生長(zhǎng)空間限制，多種簕仔樹(shù)、銀合歡、簕杜鵑、五爪金龍、爬山虎等低矮灌木和藤本植物。掛籠磚方式常用于較陡邊坡復(fù)綠，多種植攀爬類(lèi)植物進(jìn)行巖壁覆蓋，可快速綠化。

四、復(fù)綠方式適用性評(píng)述

（一）立地條件

巖性、坡度及高差等礦山邊坡立地條件是影響復(fù)綠方式選擇主要的因素。廣州市采石場(chǎng)大部分為花崗巖，按風(fēng)化程度分為土質(zhì)、土夾石邊坡巖質(zhì)邊坡三種類(lèi)型；按邊坡坡度大小，將邊坡大致劃分為低緩（＜40°）、中等（40°-70°）及陡立（＞70°）三個(gè)等級(jí)。結(jié)合復(fù)綠方式工程技術(shù)要點(diǎn)及實(shí)際復(fù)綠效果，廣州市礦山復(fù)綠方式適用于不同邊坡類(lèi)型和不同坡度。

邊坡高度決定復(fù)綠方式的工程量和難度。按邊坡高差大小大致劃分為?。ǎ?0m）、中（20-50m）及大（＞50m）三個(gè)等級(jí)。不同高差等級(jí)適用復(fù)綠方式。

（二）優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

穴植、格構(gòu)梁、土工格室及噴混植生等方式機(jī)械化程度和工程效率高；臺(tái)階、板槽、燕窩、植生盆復(fù)綠方式機(jī)械化程度也較高，但施工工序復(fù)雜，復(fù)綠工程成本高。噴混植生、燕窩和掛籠磚復(fù)綠方式植被以草本為主，可選性單一；板槽、格構(gòu)梁、植生盆（槽）及土工格室復(fù)綠方式可搭配灌木藤本、草本和藤本種植，可選性相對(duì)豐富；臺(tái)階和穴植復(fù)綠方式可種植喬木、灌木、藤本和草本植物，植物多樣性豐富。板槽、掛籠磚、格構(gòu)梁及土工格室復(fù)綠方式對(duì)養(yǎng)護(hù)管理要求較高，特別是給水排水系統(tǒng)；臺(tái)階和穴植復(fù)綠方式前期養(yǎng)護(hù)后，復(fù)綠植被可逐漸穩(wěn)定生長(zhǎng)；燕窩復(fù)綠方式后期養(yǎng)護(hù)管理存在一定難度。

（三）綠化效果

從復(fù)綠見(jiàn)效時(shí)間和整體景觀兩方面表征綠化效果。以復(fù)綠見(jiàn)效時(shí)間長(zhǎng)短衡量，板槽、格構(gòu)梁、掛籠磚、土工格室及噴混植生方式復(fù)綠時(shí)間短，見(jiàn)效快。臺(tái)階、植生盆（槽）及穴植方式復(fù)綠時(shí)間長(zhǎng)，見(jiàn)效慢。以整體景觀單一多樣化衡量，掛籠磚和噴混植生方式復(fù)綠景觀較單一。臺(tái)階和穴植方式復(fù)綠可形成立體層次景觀。其他復(fù)綠方式整體效果均較好。

（四）高陡邊坡復(fù)綠

高陡邊坡類(lèi)礦山主要采用臺(tái)階、板槽、燕窩及掛籠磚。充分利用邊坡微地形開(kāi)鑿出種植植物空間，覆以客土，設(shè)置給水排水系統(tǒng)，構(gòu)建植被群落多樣性。這類(lèi)邊坡不僅采用單一復(fù)綠方式，且部分可見(jiàn)多種復(fù)綠方式并存。常見(jiàn)的復(fù)綠方式組合有板槽+燕窩和臺(tái)階+板槽，這類(lèi)多種復(fù)綠方式并存礦山生態(tài)景觀好，植被覆蓋率高。

五、結(jié)論

廣州市自2000年實(shí)施的整治復(fù)綠關(guān)閉礦山眾多，耗資巨大，工期短任務(wù)重。本文詳細(xì)闡述了板槽、臺(tái)階及燕窩等9種廣州市礦山邊坡常見(jiàn)復(fù)綠方式，并對(duì)其復(fù)綠效果進(jìn)行總結(jié)評(píng)述。從邊坡類(lèi)型、坡度陡緩及高差大小等立地條件，復(fù)綠方式優(yōu)缺點(diǎn)，以及綠化效果等方面評(píng)述各復(fù)綠方式適用性，并提出采用板槽+燕窩、臺(tái)階+板槽組合方式對(duì)高陡邊坡進(jìn)行復(fù)綠。